كم عدد الذرات في العالم؟ Number of Atoms in the World

كم عدد الذرات في العالم؟ Number of Atoms in the World

هل تساءلت يومًا عن عدد الـذرات الموجودة في العالم؟ يمكنك تخمين هذا الرقم على أنه رقم هائل جدا ، ولكن ما هو حجمه؟ إليك الإجابة التقريبية للسؤال وإلقاء نظرة على كيفية حسابه.

 

عدد الذرات في العالم:

إن عدد الـذرات في العالم حوالي 10⁵⁰×1.3 ، و يمكن كتابته مفصلا على النحو الآتي :

130,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000

 

وعدد الـذرات هذا هائل جدا كما أسلفنا ، فالرقم تقريبي لأن حسابه يتطلب إجراء تقديرات حول كتلة الأرض وتكوينها وأيضًا لأن عدد الذرات يتغير دائمًا. فالأرض تفقد الكثير من ذراتها نظرا لهروب تلك الذرات من الغلاف الجوي، كما تكتسب الأرض المزيد من الـذرات من النيازك والمواد الأخرى القادمة من الفضاء.

كيفية حساب عدد الذرات في العالم

أوجد كتلة الأرض

الخطوة الأولى في حساب عدد الذرات في العالم هي إيجاد كتلة الأرض. نعلم أن كتلة الأرض تبلغ حوالي 10²⁷×5.98 جرامًا. يأتي هذا من معرفة قطر الكوكب والتسارع بسبب الجاذبية. هذا يعطينا متوسط كثافة الأرض (5515 كجم/م³). وكما نعلم الكثافة تساوي الكتلة لكل وحدة حجم. و يمكن إيجاد الحجم من افتراض أن الأرض عبارة عن كرة إلى حد ما (على الرغم من أنها أقرب إلى شكل إهليلجي متكتل). أما الكتلة فتساوي الكثافة مضروبة في الحجم. فالعلماء استطاعوا حساب كتلة الأرض منذ سبعينيات القرن الثامن عشر. على الرغم من أنه تقدير ، إلا أنه معروف بدرجة معقولة من اليقين.

 

إيجاد تكوين الأرض

الخطوة الآتية هي تحديد التركيب الأولي للأرض لأن كل نوع من الذرات له كتلة مختلفة. لذلك ، إذا احتوت الأرض على ذرات حديد فقط ، فسيكون لديها عدد ذرات أقل مما لو كانت تحتوي فقط على ذرات الهيدروجين. وذلك لأن ذرات الحديد لها كتلة أكبر من ذرات الهيدروجين.

و كما هو معلوم، فإن لدينا فكرة عن تكوين الأرض ، لكننا لا نعرف التفاصيل حول ما يحدث في قلب الكوكب على وجه اليقين. ويشير فهمنا الحالي إلى أن الأرض تحتوي على حوالي 32.1٪ من الحديد ، و 30.1٪ من الأكسجين ، و 15.1٪ من السيليكون ، و 13.9٪ من المغنيسيوم ، و 2.9٪ من الكبريت ، و 1.8٪ من النيكل ، و 1.5٪ كالسيوم ، و 1.4٪ من الألومنيوم ، و 1.2٪ من العناصر الأخرى، مع افتراض أن اللب يتكون في الغالب من الحديد (88.8٪) ، بكميات أقل من النيكل (5.8٪) والكبريت (4.5٪) وأقل من 1٪ من العناصر الأخرى.

 

أوجد كتلة كل عنصر

من الجدول الدوري ، الكتل الذرية النسبية لهذه العناصر هي: الحديد (55.8 جم/ مول) ، و الأكسجين (16.0 جم/مول) ، والسيليكون (28.1 جم/مول) ، والمغنيسيوم (24.3 جم/مول) ، والكبريت (32.1 جم/مول) والنيكل (58.7 جم/مول) والكالسيوم (40.1 جم/مول) والألومنيوم (27.0 جم/مول).

بعد ذلك ، اضرب الكسر الكتلي^* في الكتلة الكلية للأرض لتحصل على الكتلة بالجرام لكل عنصر. على سبيل المثال ، جرامات الأكسجين في العالم هي:

0.301 × 10²⁷×5.98 جرامًا = 10²⁷×1.80 جرامًا.

^*(الكسر الكتلي للمادة في الخليط هو نسبة كتلة المادة إلى الكتلة الكلية للخليط. يُعرف أيضًا باسم النسبة المئوية للكتلة أو النسبة المئوية بالكتلة عند التعبير عنها بالنسبة المئوية. ونظرًا لأن الكسر الكتلي هو نسبة الكتلة إلى الكتلة ، فهو كمية بلا أبعاد).

إيجاد عدد مولات كل عنصر

نوجد عدد مولات كل عنصر باستخدام الكتلة بالجرام والكتلة الذرية لكل عنصر.

مولات العنصر = جرام من العنصر ÷ الكتلة الذرية

على سبيل المثال ، عدد مولات الحديد هو:

مولات الحديد = 10²⁷× 1.92 جم ÷ 55.8 جم/مول = 10²⁵×3.44 مول

 

إيجاد عدد ذرات كل عنصر

أخيرًا ، نوجد عدد ذرات كل عنصر. فبمعرفة عدد أفوجادرو يمكننا حساب عدد ذرات الحديد مثلا كما يأتي:

ذرات حديد = 10²³×6.022 ذرة/مول × 10²⁵×3.44 مول = 10⁴⁹× 2.07

ويمكن حساب عدد الذرات لباقي العناصر ووضعها في الجدول الآتي:

العنصر	الجرام/مول	الكسر الكتلي	الكمية بالجرام	عدد الذرات
الحديد	55.8	0.321	1027×1.92	1049×2.07
الأوكسجين	16.0	0.301	1027×1.80	1049×6.77
السيليكون	28.1	0.151	1026×9.03	1049×1.94
المغنيسيوم	24.3	0.139	1026×8.31	1049×2.06
الكبريت	32.1	0.029	1026×1.73	1048×3.25
النيكل	58.7	0.018	1026×1.08	1048×1.11
الكالسيوم	40.1	0.015	1025×8.97	1048×1.35
الألومنيوم	27.0	0.014	1025×8.37	1048×1.87

 

وهذه الحسبة تمثل 98.8٪ من كتلة الأرض ، وهو تقدير تقريبي مناسب. فعدد الذرات في العالم هو مجموع عدد ذرات كل عنصر ، والذي يبلغ حوالي 10⁵⁰×1.35 ذرة.

 

المصدر:www.sciencenotes.org

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية (أكثر من 25 لوحة) من تصميم الأستاذ أكرم أمير العلي

 

تطبيقات كيميائية من تصميم الأستاذ أكرم امير العلي متوفر للجوالات التي تعمل بنظام أندرويد android على سوق جوجل بلاي google play و من بينها تطبيق ملصقات الجدول الدوري باللغة العربية : بطاقات تحتوي على معلومات شاملة و مختصرة في نفس الوقت كل عنصر على حدة (اللغة العربية).

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir2